彈性配合組件和彈性地組裝可配合部件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及彈性配合組件和彈性地組裝可配合部件的方法。彈性配合組件包括：第一部件，其包括大致剛性材料和由孔眼壁限定出的孔眼。所述組件還包括具有切口部的可彈性變形第二部件。所述可彈性變形第二部件還包括與孔眼壁可移除地接合的第二部件外壁，其中第二部件大致設(shè)置于孔眼內(nèi)。所述彈性配合組件進(jìn)一步包括：第三部件，其與所述可彈性變形第二部件的切口部可移除地接合，其中所述可彈性變形第二部件被構(gòu)造成在與所述第三部件的外表面接觸時在所述切口部附近彈性地變形。
【專利說明】彈性配合組件和彈性地組裝可配合部件的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可配合部件，并且更特別地涉及彈性配合組件，以及彈性地組裝這類 部件的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，待在制造工藝中配合在一起的部件基于部件之間的配合機(jī)構(gòu)而受到位置波 動的影響。一種常見機(jī)構(gòu)包括通過2路和/或4路陽性對齊特征相對于彼此相互定位的 部件，所述陽性對齊特征通常為尺寸較小的結(jié)構(gòu)，其被接收到相應(yīng)的尺寸較大的陰性對齊 特征中，比如呈開口或槽形式的孔眼。替代地，可以采用雙面膠帶、膠粘劑或焊接工藝來配 合零部件。與確切配合機(jī)構(gòu)無關(guān)，在對齊特征的至少一部分之間存在間隙，其被預(yù)定為與 作為加工（或制造）偏差的結(jié)果而產(chǎn)生的配合特征的預(yù)期尺寸和位置波動公差匹配。作為 結(jié)果，配合部件之間的顯著位置波動的發(fā)生是有可能的，其可能造成存在非所需地大的且 變化的縫隙以及其它方面的配合不良。對齊和附接特征之間的間隙可能導(dǎo)致配合部件之間 的相對運(yùn)動，其造成品質(zhì)感覺差。附加的非所需影響包括例如配合部件的吱吱聲和咯咯聲 (squeaking and rattling)〇


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在一個示例性實(shí)施例中，彈性配合組件包括：第一部件，其包括大致剛性材料和由 孔眼壁限定出的孔眼。所述組件還包括具有切口部的可彈性變形第二部件。所述可彈性變 形第二部件還包括與孔眼壁可移除地接合的第二部件外壁，其中第二部件大致設(shè)置于孔眼 內(nèi)。所述彈性配合組件進(jìn)一步包括：第三部件，其與所述可彈性變形第二部件的切口部可移 除地接合，其中所述可彈性變形第二部件被構(gòu)造成在與所述第三部件的外表面接觸時在所 述切口部附近彈性地變形。
[0004] 在另一示例性實(shí)施例中，提供了彈性地組裝可配合部件的方法。所述方法包括：使 包括大致剛性材料的第一部件在所述第一部件的孔眼壁附近與包括可彈性變形材料的可 彈性變形第二部件接合。所述方法還包括：將第三部件插入所述可彈性變形第二部件的切 口部中，其中所述可彈性變形第二部件和第三部件在所述第三部件的外表面與所述切口部 的切口部邊緣附近形成接觸干涉。所述方法進(jìn)一步包括：使所述可彈性變形第二部件在與 所述第三部件的外表面接觸時在所述切口部的切口部邊緣附近彈性變形。
[0005] 本公開還提供以下技術(shù)方案： 1. 一種彈性配合組件，包括： 第一部件，包括大致剛性材料和由孔眼壁限定出的孔眼； 可彈性變形第二部件，包括： 切口部；和 第二部件外壁，其與所述孔眼壁可移除地接合，其中所述可彈性變形第二部件被設(shè)置 成大致處于所述孔眼內(nèi)；和 第三部件，與所述可彈性變形第二部件的切口部可移除地接合，其中所述可彈性變形 第二部件被構(gòu)造成在與所述第三部件的外表面接觸時在所述切口部附近彈性地變形。
[0006] 2.如技術(shù)方案1所述的彈性配合組件，其中，所述第二部件外壁包括周緣切口，所 述周緣切口被構(gòu)造成在其中相適地接收所述孔眼壁。
[0007] 3.如技術(shù)方案1所述的彈性配合組件，其中，所述第一部件的孔眼壁包括切口，所 述切口被構(gòu)造成在其中相適地接收所述第二部件外壁。
[0008] 4.如技術(shù)方案1所述的彈性配合組件，其中，所述大致剛性材料包括片狀金屬。
[0009] 5.如技術(shù)方案1所述的彈性配合組件，其中，所述切口部包括被構(gòu)造成接收所述 第三部件的頸狀部段。
[0010] 6.如技術(shù)方案5所述的彈性配合組件，其中，所述頸狀部段包括頸狀部段寬度，并 且所述第三部件的外表面包括外表面寬度，其中所述外表面寬度大于所述頸狀部段寬度。
[0011] 7.如技術(shù)方案1所述的彈性配合組件，其中，所述第三部件包括實(shí)心管狀構(gòu)件。
[0012] 8.如技術(shù)方案1所述的彈性配合組件，其中，所述第三部件包括空心管狀構(gòu)件。
[0013] 9.如技術(shù)方案1所述的彈性配合組件，其中，所述第三部件包括可彈性變形材料， 其被構(gòu)造成在與所述可彈性變形第二部件的切口部接觸時彈性地變形。
[0014] 10.如技術(shù)方案1所述的彈性配合組件，進(jìn)一步包括：處于所述第三部件的外表面 與所述可彈性變形第二部件的切口部的頸狀部段之間的界面附近的接觸干涉狀態(tài)。
[0015] 11.如技術(shù)方案1所述的彈性配合組件，進(jìn)一步包括：與所述可彈性變形第二部件 的切口部可移除地接合的多個第三部件。
[0016] 12.如技術(shù)方案1所述的彈性配合組件，進(jìn)一步包括：與所述第一部件可移除地接 合的多個可彈性變形第二部件。
[0017] 13.如技術(shù)方案12所述的彈性配合組件，其中，所述多個可彈性變形第二部件與 所述第一部件的多個孔眼可移除地接合。
[0018] 14.如技術(shù)方案13所述的彈性配合組件，進(jìn)一步包括：與所述多個可彈性變形第 二部件的每個的切口部可移除地接合的多個第三部件。
[0019] 15.如技術(shù)方案13所述的彈性配合組件，進(jìn)一步包括：所述多個第三部件的完全 接合位置，其中所述完全接合位置包括所述多個第三部件的每個的外表面與所述多個可彈 性變形第二部件的切口部之間的接觸干涉，其中所述多個可彈性變形第二部件的變形量在 總體上被平均。
[0020] 16. -種彈性地組裝可配合部件的方法，包括： 使包括大致剛性材料的第一部件在所述第一部件的孔眼壁附近與包括可彈性變形材 料的可彈性變形第二部件接合； 將第三部件插入所述可彈性變形第二部件的切口部中，其中所述可彈性變形第二部件 和第三部件在所述第三部件的外表面與所述切口部的切口部邊緣附近形成接觸干涉；以及 使所述可彈性變形第二部件在與所述第三部件的外表面接觸時在所述切口部的切口 部邊緣附近彈性變形。
[0021] 17.如技術(shù)方案16所述的方法，進(jìn)一步包括：對遍及多個可彈性變形第二部件的 彈性變形進(jìn)行彈性平均，其中在到達(dá)多個第三部件的完全接合位置時，在所述第三部件與 所述第一部件之間建立裝配對齊。
[0022] 18.如技術(shù)方案16所述的方法，其中，使所述第一部件與所述可彈性變形第二部 件接合包括將所述孔眼壁相適地接合在形成于所述可彈性變形第二部件中的周緣切口內(nèi)。
[0023] 19.如技術(shù)方案16所述的方法，其中，使所述第一部件與所述可彈性變形第二部 件接合包括將第二部件外壁相適地接合在形成于所述孔眼壁中的切口內(nèi)。
[0024] 20.如技術(shù)方案16所述的方法，進(jìn)一步包括：使所述第三部件在與所述切口部邊 緣接觸時在所述外表面附近彈性變形，其中所述第三部件包括可彈性變形材料。
[0025] 從下面對本發(fā)明的詳細(xì)描述，在結(jié)合附圖理解時，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)及其 他特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 其它特征、優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)只通過示例方式出現(xiàn)在下面對實(shí)施例的詳細(xì)描述中，所述 詳細(xì)描述參考附圖，附圖中： 圖1是彈性配合組件的平面圖； 圖2是沿線2-2所取的剖視圖，示出了彈性配合組件的第一部件與第二部件之間的接 合； 圖3是彈性配合組件的第二部件與第三部件之間的接合的透視圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的第二部件與第三部件之間的接合的平面圖；并且 圖5是流程圖，示出了彈性地組裝彈性配合組件的可配合部件的方法。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 參考圖1和2,示出了彈性配合組件10。彈性配合組件10包括可配合部件，比如 第一部件12和可彈性變形第二部件14,它們被構(gòu)造成彼此接合。在一個實(shí)施例中，彈性配 合組件10被采用在交通工具應(yīng)用中。然而，應(yīng)該明白的是：這些部件可以關(guān)聯(lián)于眾多其它 應(yīng)用和工業(yè)，比如家用電器和航空航天應(yīng)用等。
[0028] 第一部件12由大致剛性材料比如片狀金屬形成，而可彈性變形第二部件14至少 部分地由可彈性變形材料形成，其將在下面被詳細(xì)描述?？蓮椥宰冃蔚诙考?4的可彈性 變形性質(zhì)提供插入件，其具有用于部件的柔性界面，以與第一部件12間接地配合或偶合。
[0029] 在接合位置，可彈性變形第二部件14被大致設(shè)置在第一部件12的由孔眼壁18限 定出的孔眼16內(nèi)?？蓮椥宰冃蔚诙考?4包括第二部件外壁20,其在孔眼壁18附近與第 一部件12接合。第一部件12與可彈性變形第二部件14之間的接合可以通過在這些部件 之間提供可移除接合的眾多想到的偶合結(jié)構(gòu)來得到促進(jìn)。一個這種結(jié)構(gòu)包括榫槽配置。如 圖2中示出的，第二部件外壁20包括圍繞第二部件外壁20延伸的周緣切口 22,且周緣切 口 22被構(gòu)造成在其中相適地接收孔眼壁18。替代地，第一部件12的孔眼壁18可以包括切 口，其被構(gòu)造成在其中相適地接收第二部件外壁20的至少一部分。任一配置或其組合在第 一部件12與可彈性變形第二部件14之間提供"卡扣配合"接合。如以上指出的，可想到的 是：可彈性變形第二部件14被可移除地接合在第一部件12的孔眼16內(nèi)，由此在插入的可 彈性變形第二部件之間提供可互換的柔性，以及提供將可彈性變形第二部件14作為附加 特征合并到現(xiàn)有第一部件中。
[0030] 參考圖3,可彈性變形第二部件14被采用為第一部件12 (圖1)與第三部件24之 間的中間件，所述第三部件24將與第一部件12配合和對齊。更具體地，第三部件24是陽 性部分，其可以從待與第一部件12配合和對齊的無數(shù)結(jié)構(gòu)或部件（未示出）延伸。
[0031] 可彈性變形第二部件14包括由切口部邊緣28限定出的切口部26。切口部26被 構(gòu)造成接合并接收第三部件24。更具體地，在第三部件24插入可彈性變形第二部件14的 切口部26中時，切口部邊緣28與第三部件24的外表面30接合。切口部26可以以眾多形 狀并在可彈性變形第二部件14的各種位置處形成。在所示實(shí)施例中，切口部26包括頸狀 部段32和至少一個外側(cè)球狀部段34。頸狀部段32窄于至少一個外側(cè)球狀部段34,并包括 頸狀部段寬度36 (圖4)。
[0032] 第三部件24可以被形成為眾多幾何結(jié)構(gòu)，并且在所示實(shí)施例中包括大致管狀的 構(gòu)件，其可以是實(shí)心或者可以在其中包括空心部分。與第三部件24的確切幾何結(jié)構(gòu)無關(guān)， 第三部件24包括外表面寬度38,其大于頸狀部段寬度36。盡管提及了單個可彈性變形第 二部件和單個第三部件，但是彈性配合組件10的實(shí)施例包括多個可彈性變形第二部件和 多個第三部件，如以下將詳細(xì)描述的。
[0033] 如從本文的描述中將清楚明了的，可彈性變形第二部件的可彈性變形性質(zhì)結(jié)合以 上描述的特定取向會促進(jìn)第三部件24 (和與之連接的任何結(jié)構(gòu)或部件）相對于第一部件12 的精確對齊，方法是應(yīng)對因制造工藝而固有地存在的第一部件12和/或第三部件24的保 持和/或定位特征的位置波動。與彈性配合組件10相關(guān)聯(lián)的自對齊益處將在下面詳細(xì)描 述。
[0034] 在第三部件24朝可彈性變形第二部件14以及第一部件12平移時，第三部件24 被定位并與可彈性變形第二部件14的切口部26接合。更具體地，第三部件24的外表面30 在頸狀部段32附近與切口部邊緣28接合。后續(xù)平移導(dǎo)致可彈性變形第二部件14的彈性 變形。具體地，如以上指出的，頸狀部段寬度36小于外表面寬度38,由此確保第三部件24 與可彈性變形第二部件14的頸狀部段28之間的接觸。
[0035] 在另一實(shí)施例（圖4)中，第三部件24也至少部分地由可彈性變形材料形成。在 這種實(shí)施例中，第三部件24被構(gòu)造成在與可彈性變形第二部件14的切口部26接觸時彈性 地變形。
[0036] 任何適當(dāng)?shù)目蓮椥宰冃尾牧隙伎梢杂糜诳蓮椥宰冃蔚诙考?4,以及可彈性變形 實(shí)施例中的第三部件24。術(shù)語"可彈性變形"是指部件或包括部件特征在內(nèi)的部件的一些 部分包含具有通常的彈性變形特性的材料，其中所述材料被構(gòu)造成響應(yīng)于作用力的施加在 其形狀、尺寸或兩者上經(jīng)受彈性可逆的變化。導(dǎo)致材料的彈性可逆或彈性變形的作用力可 以包括拉伸、壓縮、剪切、彎曲或扭轉(zhuǎn)作用力、或這些作用力的各種組合?？蓮椥宰冃尾牧峡?以呈現(xiàn)出：線性彈性變形，例如根據(jù)虎克定律描述的彈性變形；或非線性彈性變形。
[0037] 可以至少部分地形成這些部件的材料的眾多示例包括各種金屬、聚合物、陶瓷、無 機(jī)材料或玻璃、或前述材料中任意種的復(fù)合材料、或其任何其它組合。大量復(fù)合材料被設(shè)想 至IJ，包括各種填充聚合物，包括玻璃、陶瓷、金屬和無機(jī)材料填充聚合物，特別是玻璃、金屬、 陶瓷、無機(jī)或碳纖維填充聚合物?？梢圆捎萌魏芜m當(dāng)?shù)奶盍闲螒B(tài)，包括所有形狀和尺寸的顆 ?；蚶w維。更具體地，可以使用任意適當(dāng)類型的纖維，包括連續(xù)和不連續(xù)的纖維、織造和非 織造的布料、毛氈或亞麻短纖維（tow)、或其組合。可以使用任何適當(dāng)?shù)慕饘?，包括鋼、鑄鐵、 鋁、鎂或鈦的各種牌號和合金、或其復(fù)合材料、或其任何其它組合。聚合物可以包括熱塑性 聚合物或熱固性聚合物、或其復(fù)合材料、或其任何其它組合，包括寬范圍的共聚物和聚合物 共混物。在一個實(shí)施例中，優(yōu)選的塑料材料是這樣一種塑料材料，其具有彈性性能，以便彈 性變形而不產(chǎn)生裂紋，例如，包括以下成分的材料：丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS)聚合物、更 特別是聚碳酸酯ABS聚合物共混物（PC/ABS)，比如ABS丙烯酸。材料可以呈任何形式，并且 由任何適當(dāng)?shù)墓に囆纬苫蛑圃?，包括沖壓或成型金屬、復(fù)合材料或其它片材、鍛件、擠出件、 壓制件、鑄件、或模制件和類似物，用以包括在本文中描述的可變形特征。一種材料或多種 材料可以被選擇來提供可彈性變形第二部件14和第三部件24(如果可彈性變形的話）的 預(yù)定彈性響應(yīng)特性。預(yù)定彈性響應(yīng)特性可以包括例如預(yù)定彈性模量。
[0038] 外表面30與切口部26之間接合之處的確切位置將根據(jù)由制造因素造成的位置偏 差而變化。由于構(gòu)成可彈性變形第二部件14的彈性材料的可彈性變形性能，初始接合位置 的關(guān)鍵性被降低。第三部件24向切口部26中的進(jìn)一步插入最終導(dǎo)致第三部件24的完全 接合位置。在完全接合位置，通過外表面30與切口部邊緣28之間的接觸干涉，實(shí)現(xiàn)了第三 部件24與第一部件12之間的緊密裝配接合。通過將外表面寬度38定尺寸為大于頸狀部 段寬度36而確保這種狀態(tài)。第三部件24與切口部26之間的干涉導(dǎo)致在切口部26和第三 部件24附近彈性變形，而不管第三部件24是否由可彈性變形材料構(gòu)成。材料的延展性減 少與位置偏差相關(guān)聯(lián)的問題。
[0039] 在一個實(shí)施例中，第一部件12可以包括多個孔眼，其被構(gòu)造成接收多個可彈性變 形第二部件。此外，多個第三部件可以被包括。所述多個第三部件可以被可移除地接合在 單個可彈性變形第二部件的單個切口部內(nèi)，并且/或者可以被可移除地接合在多個可彈性 變形第二部件的不同切口部內(nèi)。多個可彈性變形第二部件的彈性變形使第一部件12與第 三部件24的任何位置誤差彈性地平均化。換言之，縫隙和/或錯位要不然將由于與第一部 件12和第三部件24的一些部分或部段特別是定位和保持特征相關(guān)聯(lián)的位置誤差而存在。 具體地，每個第三部件24的位置偏差被其余第三部件抵消，以在總體上平均每個部件的位 置偏差。彈性平均提供配合部件之間的界面的彈性變形，其中平均變形提供精確對齊，制造 位置偏差被最小化為X min，其由Xmin=X V N限定出，其中X是配合部件的定位特征的制造位 置偏差，而N是所插入特征的數(shù)量。為了獲得彈性平均，可彈性變形部件被構(gòu)造成具有至少 一個特征及其接觸表面，其被過度約束，并提供與另一部件的配合特征及其接觸表面的干 涉配合。過度約束狀態(tài)和干涉配合使所述至少一個特征或所述配合特征或兩特征中的至少 一者彈性可逆地（彈性地）變形。部件的這些特征的彈性可逆性質(zhì)允許部件的可重復(fù)插入 和撤回，其促進(jìn)它們的組裝和拆卸。部件的位置偏差可能導(dǎo)致不同作用力被施加在接觸表 面的一些區(qū)域之上，這些區(qū)域在部件被插入處于干涉狀態(tài)的期間被過度約束和接合。應(yīng)該 理解的是：可以相對于部件的周緣的長度來使單個插入部件彈性地平均化。彈性平均的原 理在共同擁有的共同未決的美國專利申請No. 13/187,675中有詳細(xì)描述，其公開內(nèi)容通 過引用整體并入本文。以上公開的實(shí)施例提供將與上述彈性平均原理不兼容的現(xiàn)有部件轉(zhuǎn) 換為確實(shí)會促進(jìn)彈性平均的組件的能力以及與之相關(guān)聯(lián)的益處。
[0040] 如圖5中示出的，并且參考圖1-4,還提供了彈性地組裝可配合部件100的方法。 彈性配合組件10更具體地說可彈性變形第二部件14的可彈性變形性質(zhì)已經(jīng)在前面被描述 了，從而不必更詳細(xì)地描述特定的結(jié)構(gòu)部件。方法100包括在第一部件12的孔眼壁18附 近使第一部件12與可彈性變形第二部件14接合（102)。方法100還包括將第三部件24插 入（104)可彈性變形第二部件14的切口部26中，其中可彈性變形第二部件14與第三部件 24在第三部件24的外表面30和切口部邊緣28附近形成接觸干涉。方法100進(jìn)一步包括 在與第三部件24的外表面30接觸時使可彈性變形第二部件14在切口部26的切口部邊緣 28附近彈性變形（106)。
[0041] 雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白的 是：在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出各種變化，并且等同方案可以被用來替代其 構(gòu)成要素。另外，可以進(jìn)行多種修改以將特定情形或者材料適應(yīng)于本發(fā)明的教導(dǎo)，而不背離 本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍。因此，希望的是本發(fā)明不受限于所公開的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包 括落入本申請范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1. 一種彈性配合組件，包括： 第一部件，包括大致剛性材料和由孔眼壁限定出的孔眼； 可彈性變形第二部件，包括： 切口部；和 第二部件外壁，其與所述孔眼壁可移除地接合，其中所述可彈性變形第二部件被設(shè)置 成大致處于所述孔眼內(nèi)；和 第三部件，與所述可彈性變形第二部件的切口部可移除地接合，其中所述可彈性變形 第二部件被構(gòu)造成在與所述第三部件的外表面接觸時在所述切口部附近彈性地變形。
2. 如權(quán)利要求1所述的彈性配合組件，其中，所述第二部件外壁包括周緣切口，所述周 緣切口被構(gòu)造成在其中相適地接收所述孔眼壁。
3. 如權(quán)利要求1所述的彈性配合組件，其中，所述第一部件的孔眼壁包括切口，所述切 口被構(gòu)造成在其中相適地接收所述第二部件外壁。
4. 如權(quán)利要求1所述的彈性配合組件，其中，所述大致剛性材料包括片狀金屬。
5. 如權(quán)利要求1所述的彈性配合組件，其中，所述切口部包括被構(gòu)造成接收所述第三 部件的頸狀部段。
6. 如權(quán)利要求5所述的彈性配合組件，其中，所述頸狀部段包括頸狀部段寬度，并且所 述第三部件的外表面包括外表面寬度，其中所述外表面寬度大于所述頸狀部段寬度。
7. 如權(quán)利要求1所述的彈性配合組件，其中，所述第三部件包括實(shí)心管狀構(gòu)件。
8. 如權(quán)利要求1所述的彈性配合組件，其中，所述第三部件包括空心管狀構(gòu)件。
9. 如權(quán)利要求1所述的彈性配合組件，其中，所述第三部件包括可彈性變形材料，其被 構(gòu)造成在與所述可彈性變形第二部件的切口部接觸時彈性地變形。
10. -種彈性地組裝可配合部件的方法，包括： 使包括大致剛性材料的第一部件在所述第一部件的孔眼壁附近與包括可彈性變形材 料的可彈性變形第二部件接合； 將第三部件插入所述可彈性變形第二部件的切口部中，其中所述可彈性變形第二部件 和第三部件在所述第三部件的外表面與所述切口部的切口部邊緣附近形成接觸干涉；以及 使所述可彈性變形第二部件在與所述第三部件的外表面接觸時在所述切口部的切口 部邊緣附近彈性變形。
【文檔編號】F16B13/00GK104100619SQ201410137529
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月8日
【發(fā)明者】S.E.莫里斯, J.P.拉瓦爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司